基于概率神经网络的通用航空器冲突探测方法

针对当前冲突探测技术难以同时实现精准识别与实时识别的问题,研究基于概率神经网络(PNN)的通用航空器冲突探测方法.将冲突探测视为模式识别问题,通过冲突模型分析,提出了航空器"冲突角"概念,改进了现有冲突识别方法采用的关键特征指标,将原有的4个关键特征指标提炼为3个指标,分别为航空器相对距离、相对速度以及冲突角,以此构造概率神经网络,训练形成神经网络分类器.结果表明,基于3关键特征的概率PNN冲突分类器分类误警率和漏警率保持在1%左右,在冲突误警率上优于基于4特征的SVM冲突分类器的6%,提高了航空器冲突探测的准确度;分类所耗时间始终保持在1.2 s左右,远低于Monte Carlo仿真方法的同时,较4特征分类器也降低了0.2 s左右,提高了冲突识别效率.     

终端区空域结构调整对进场交通流的影响

根据终端区空域运行规则, 采用网络理论建立了终端区空域网络模型, 基于终端区航空器微观行为建立了空中交通流跟驰模型和等待模型, 基于NetLogo仿真平台进行了仿真试验, 分析了不同入度分布的空域结构对交通流的影响。仿真结果表明: 当密度小于等于0.075架次·km^-1, 速度大于等于0.04 km·s^-1时, 交通流处于自由相; 当密度为0.075~0.200架次·km-1且速度大于等于0.04 km·s^-1时, 交通流处于畅行相; 当密度大于0.200架次·km^-1, 小于最大密度时, 交通流处于拥塞相; 随着航班波作用的减弱, 交通流进入反向畅行相, 之后进入反向自由相; 当进场交通流分布一定, 入度值依次为2、3、1时, 交通流速度小, 密度大, 拥塞消散最慢, 入度值依次为3、2、1时, 交通流速度大, 密度小, 拥塞消散最快。可知, 增大空域网络上游关键节点的入度, 使进场交通流提前完成汇聚, 有利于交通流快速运行, 增大交通流量; 减小空域网络下游关键节点的入度, 有利于交通流在达到拥塞相后快速完成消散。     

基于用地和交通特征的停车需求预测模型

为了解决城市停车难问题, 对停车需求进行合理预测, 考虑目前日益紧张的土地资源和快速增长的交通流量, 分析了用地与交通影响预测模型建立的基本原理, 采用用地特征函数描述了土地使用性质与停车生成率之间的关系, 采用交通影响函数分析了路网流量增长率和停车率对停车需求的影响, 在此基础上建立了停车需求预测模型。利用开发的软件系统, 根据典型区域的土地资源规划和道路交通调查数据, 进行了城市停车需求预测。预测结果表明: 随着时间的变化, 在各种因素影响下, 停车需求近5 a增长较缓慢, 而在随后的5 a中停车需求快速增长, 且日停车需求量的增长速度明显高于高峰小时的增长速度。     

扇区空中交通风险态势网络建模与演化特征

为了准确感知空域内空中交通运行态势,提升飞行运行效能,研究了扇区空中交通风险态势的网络建模方法和演化特征,基于实测数据验证了方法的可行性与有效性;在扇区内以活跃航空器为网络节点,依据航空器位置偏差下的冲突关系构建连边,建立空中交通风险态势网络,利用连通分量的概念定义并识别网络内的航空器集群;基于航空器集群特征构建状态向量,进一步划分空中交通风险态势模式;以分类后的态势等级时序为基础,针对各模式的样本进行持续时间分析及建模,讨论了单一态势模式的生存特性与多模式间转移行为的偏好水平;为了验证方法的有效性,以广州管制AR05号扇区的实际数据为样本展开分析。研究结果表明：低风险至高风险模式的生存特性差异明显,平均生存周期分别为82.49、118.11、75.77、90.51 s,中等风险模式是估计生命周期最长且生存率最高的模式;在模式迁移的过程中,集群数目与规模相对简单的风险模式主要表现为前向可达性较高,而回迁及跃迁概率低于0.05;复杂程度较高的风险模式则表现出了较为明显的回迁行为,且概率会随着时间步长的增加(30、60、90、120 s)逐渐趋于稳定。可见,建立的空中交通风险态势网络模型能够较好反映空中交通风险态势信息,提出的演化分析方法可以为空中交通运行提供有益参考,从而发掘空中交通演变的科学规律。     

MapX在停车场可视化信息管理中的应用

MapX是一种功能强大的可编程ActiveX组件，能够与VB．Net等多种高级编程语言结合进行地理信息系统的二次开发。文章以VB．Net为开发工具，深入研究了MapX在停车场可视化管理中的具体应用，借助MapX开发了城市停车场可视化信息管理系统。该系统摆脱了停车场沉重繁琐的手工作业式传统管理模式，提高了停车场信息管理的效率。     

低空空域容量评估研究综述

梳理了空域容量的基本概念,回顾了空域容量评估方法研究的起源与发展历程,总结了4种典型空域容量评估方法(基于数学计算模型的评估方法、基于管制员工作负荷的雷达模拟机评估方法、基于计算机仿真模型的评估方法与基于数据驱动的评估方法)的主要研究成果,结合中国空域管理现状与改革需求,提出了低空空域容量评估框架,分别介绍了低空空域分类与航路划设、起降机场选址布局与容量评估、低空空域容量影响因素分析以及低空空域容量评估方法相关内容,结合未来发展趋势提出了展望。研究结果表明：低空空域分类与划设是容量评估的基本前提,应充分考虑低空空域环境的复杂性,结合航空器性能、应用场景科学规划;起降机场是低空空域环境的关键节点,场点选址与内部结构将直接影响整体低空空域容量水平;低空空域容量影响因素分析是关键步骤,发挥着与低空空域容量评估结果相互验证的作用;目前,尚未形成成熟的低空空域容量评估方法体系,重点介绍了3种方法,分别为基于阈值的空域容量评估方法、基于几何拓扑的空域容量评估方法以及基于控制变量的空域容量评估方法;总体来说,低空空域容量评估是实现低空空域资源合理配置、保证低空空域运行安全高效的重要内容,应结合中国空域管理特点,开展因地制宜的低空空域容量评估方法研究与试点验证。     

城市区域物流无人机路径规划

针对城市区域物流无人机路径规划问题,采用栅格法进行环境建模,综合考虑无人机性能、任务性质和城市环境等影响要素,以航程、高度变化和危险度最小为目标函数,构建多约束物流无人机路径规划模型.改进A*(A-star)算法求解：为合理预估距离,采用欧氏距离与曼哈顿距离线性组合的方式设计启发函数;为提高搜索效率,引入双向搜索策略;为保证平稳飞行,采用B样条(B-spline)法进行路径优化.结果表明：模型可以实现多目标优化,具有有效性;算法与传统A*算法相比,规划时间少,规划路径航程短,高度变化少,飞行安全稳定.分析参数权重值得出：当3个子目标代价权重系数分别为0.4、0.1和0.5,2种距离权重系数分别为0.15和0.85时,规划路径最优.     

平行跑道运行模式对终端区交通流特性的影响研究

为提升终端区空中交通运行效率,研究平行跑道运行模式对终端区交通流特性的影响.根据终端区空域结构特点、跑道运行规则,建立了终端区进场动态排序策略、进离场协调策略和航空器跟驰行为模型;选取国内某终端区标准进离场程序SID-STAR和双平行跑道构型,基于NetLogo仿真平台实现了终端区交通流运行仿真,对比分析了独立运行、相关运行和隔离运行典型跑道运行模式下终端区交通流特性参数的变化规律.结果表明:独立运行模式下终端区交通流运行效率较高但流量波动性较大,隔离运行模式下运行效率最低但最稳定;独立运行模式下终端区交通流的拥堵消散最快且延误最小,相关运行模式次之,隔离运行模式下终端区交通流的拥堵消散最慢且延误最大.     

面向航班延误的停机位实时指派优化模型

为解决航班延误造成机场停机位占用冲突问题,在对延误等级进行划分的基础上,以最小化机坪冲突概率,旅客变更登机口步行距离和指派至远机位的旅客数为目标,构建停机位实时指派的多目标优化模型,设计带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解.利用我国某大型机场的实际运行数据进行仿真验证.结果表明：在机位占用冲突得到成功化解的基础上,旅客变更登机口的平均步行距离减至102.9 m,指派至远机位的旅客数减至0人;所提出的停机位实时指派模型在保证机坪安全运行的前提下,能有效优化旅客乘机体验,提升机坪运行效率,为繁忙机场停机位资源调度提供决策支持.     

物流无人机对地风险评估方法研究

随着智能交通运输体系的完善和无人机应用场景的拓展,物流无人机应运而生。物流无人机被认为是解决快递配送“最后一公里”问题的有效运输方式,但由空中碰撞、系统失效等原因导致的无人机坠落有可能对地面人员造成伤害并产生经济损失。因此本文聚焦无人机物流运输场景,研究物流无人机坠地后造成的死亡人数和经济损失,并利用风险矩阵综合评估风险。主要内容包括：分析物流无人机空中碰撞后产生机货分离的情况,建立由物流无人机和货物坠地造成的地面死亡人数计算模型;对无人机和货物进行分类,建立经济损失计算模型,包括由无人机和货物价值损失构成的直接经济损失,以及由社会服务机构费用消耗构成的间接经济损失;综合物流无人机和货物坠地造成的地面死亡人数和经济损失建立风险评估矩阵。算例证明,利用本文方法得到的地面死亡人数为每飞行小时3.74×10-12~1.87×10-7人,符合等效安全水平;每次事故经济损失为6734.8~33619.0元,也在合理区间内。本文提供的方法可以对物流无人机地面风险评估和管控提供一定借鉴和指导意义。